SS49E — линейный датчик Холла Honeywell в корпусе TO-92

Выводы

На чертеже корпуса (рис. 4 даташита) выводы SS49E обозначены знаками «+», «−» и «0» слева направо — питание, общий провод и выход. Honeywell не указывает, с какой стороны смотреть на корпус; на чертеже это сторона, где показан центр элемента Холла. Нумерация — по этому порядку:

Выводы шагом 1,30 мм длиной 14,99 мм (SS49E), 18,67 мм (SS49E-L) или отформованные под шаг 2,54 мм (SS49E-F). Положение центра элемента Холла относительно корпуса приведено на том же чертеже; к магниту обращают плоскую сторону. Габариты — на странице «TO-92». Те же кристаллы в SOT-23 и SOT-89B — SS39ET и SS59ET.

Характеристики

Таблица 1 даташита, Vs = 5,0 В, −40…+85 °C, если не указано иное:

Предельные значения (табл. 2): питание от −5 до 8 В, ток выхода 10 мА, хранение −55…+165 °C. По графикам: частотная характеристика выхода при нагрузке 10 кОм параллельно 100 пФ спадает в полосе десятков килогерц; ток потребления при 6,5 В выше, чем при 5 и 3 В; чувствительность на вольт питания лежит в полосе примерно 0,20–0,35 мВ/Гс/В во всём диапазоне 2,7–6,5 В — именно это делает выход ратиометрическим.

В таблице 1 ток выхода указан как 1,0 минимум и 1,5 типично и максимум одновременно — так в документе. Строка «Output voltage» в таблице повторяет чувствительность (1,0/1,4/1,75 мВ/Гс); самостоятельного смысла у неё нет.

Передаточная характеристика

При 5 В выход без поля — около 2,5 В, при +1000 Гс — около 4,0 В, при −1000 Гс — около 1,0 В (рис. 2). Знак зависит от полюса магнита, обращённого к плоской стороне корпуса. Поле считают так: B = (U − U₀) / S. Наш расчёт для 10-битного АЦП с опорным 5 В: шаг 4,88 мВ, при типичной чувствительности это 3,5 Гс (0,35 мТл) на код, а весь диапазон ±1000 Гс укладывается в коды примерно от 205 до 820. Разброс чувствительности 1,0–1,75 мВ/Гс и нуля ±0,25 В означает, что без калибровки по известному полю абсолютная точность — десятки процентов; для относительных измерений (ближе — дальше, есть магнит — нет) этого не требуется.

Поскольку ноль и чувствительность пропорциональны питанию, АЦП с опорным от той же шины исключает её колебания из результата — это ратиометрическое измерение. При отдельном точном опорном стабильность питания датчика входит в ошибку напрямую.

Сравнение с A1324, A1325 и A1326

Allegro A1324, A1325 и A1326 — тоже трёхвыводные линейные датчики (SIP UA и SOT-23W), но с заводской подстройкой: чувствительность 5,0, 3,125 и 2,5 мВ/Гс с допуском ±5 % (4,75–5,25 мВ/Гс у A1324), ноль 2,5 В ± 75 мВ, линейность ±1,5 %, дрейф нуля ±10 Гс во всём диапазоне −40…+150 °C, полоса 17 кГц, шум 7,0 / 4,4 / 3,5 мВ размаха (Operating Characteristics даташита A1324-DS Rev. 9). Расплата за чувствительность — диапазон: выход насыщается при 0,30 и 4,7 В, то есть A1324 измеряет около ±440 Гс, A1325 — ±700 Гс, A1326 — ±880 Гс (наш расчёт: 2,2 В / чувствительность) против ±1000 Гс у SS49E; питание только 4,5–5,5 В, а не 2,7–6,5 В. С 10-битным АЦП и опорным 5 В код A1324 равен 1 Гс вместо 3,5 Гс у SS49E (наш расчёт). SS49E берут за цену, диапазон и работу от 3,3 В; A1324 и его собратьев — когда нужна точность без калибровки: разброс чувствительности ±5 % вместо −29…+25 % (наш расчёт по 1,0–1,75 мВ/Гс при типичных 1,4) и ноль ±75 мВ вместо ±250 мВ.

Применение

• Измерение поля магнита и расстояния. У сильного магнита поле вплотную к поверхности выходит за ±1000 Гс, и датчик насыщается (выход упирается в 1,0 или 4,0 В); рабочая зона — там, где поле убывает с расстоянием. Зависимость нелинейная, её снимают по точкам и хранят таблицей. Полоса датчика позволяет следить за вращающимся магнитом и считать обороты.
• Бесконтактная кнопка и датчик положения. Магнит на подвижной части, SS49E на плате; порог срабатывания сравнивают программно с запасом от нуля: при ±0,25 В разбросе нуля порог ставят не ближе ±0,4 В (наш выбор), а лучше — по измеренному нулю при включении. Гистерезис в коде защищает от дребезга у порога.
• Ток по полю проводника. Датчик у шины или в зазоре магнитопровода — принцип ACS712, но без заводской калибровки; Honeywell перечисляет такое применение в списке типовых.
• Фильтр. Honeywell пишет, что низкий шум выхода обычно избавляет от внешней фильтрации; если АЦП ловит помехи, достаточно RC-цепи на входе — номиналы под нужную полосу подберёт калькулятор RC-фильтра, помня, что частотная характеристика в даташите снята при нагрузке 10 кОм и 100 пФ.

Ошибки: путают выводы (питание на выход при обратной установке — выход выдерживает 10 мА, но питание −5…8 В — лучше проверить перед включением); ждут 0 В без поля, тогда как ноль — половина питания; подключают к входу 3,3-вольтового микроконтроллера при питании датчика 5 В — выход доходит до 4,0 В и выше, нужен делитель или питание датчика от 3,3 В. Другие датчики — в разделе «Микросхемы датчиков».